換熱器殼程局部傳熱系數(shù)的測定方法是什么？

換熱器殼程局部傳熱系數(shù)的測定方法是評估和優(yōu)化換熱器設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)之一。這些方法通常涉及實驗研究、數(shù)值模擬以及理論分析，以確保準(zhǔn)確性和可靠性。

一種廣泛使用的實驗測試方法是通過測量氣體在換熱器管束間的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)來進行。這種方法的誤差分析表明，最大相對誤差為5.11%，并且實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果及經(jīng)驗公式吻合較好，最大偏差小于10%。這表明該方法簡單、方便且可靠。

另一種方法是采用螺旋折流板管殼式換熱器進行實驗研究，測量其殼側(cè)局部傳熱、局部流速及阻力性能2。這種方法能夠反映換熱器局部相應(yīng)換熱及流場分布規(guī)律，并歸納出平均努塞爾準(zhǔn)數(shù)Nu與雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的關(guān)聯(lián)式，為換熱器的實際運用提供了參考依據(jù)。

數(shù)值模擬也是一種重要的測定方法。通過建立包含主體流路和微小泄漏流道的全流路管殼式換熱器流動與傳熱模型，利用CFD軟件進行模擬，可以得到與實際換熱器相適應(yīng)的幾何模型。這種方法能夠分析各流道在折流空間中對傳熱和流動的影響，并將數(shù)值模擬獲得的局部流動與傳熱數(shù)據(jù)綜合整理得到換熱器傳熱和阻力系數(shù)的整體法關(guān)聯(lián)式。

此外，還有研究提出了分段傳熱算法，針對發(fā)生相變傳熱的換熱器，通過迭代計算使管程轉(zhuǎn)向處溫度收斂從而得到換熱結(jié)果，不需要對對數(shù)平均溫差進行F因子校正7。這種方法能夠在溫度交叉后自動判斷傳熱方向進行修正計算，運算完成后可以得到換熱器內(nèi)管殼程沿程方向各微段的傳熱數(shù)據(jù)，具有較高的準(zhǔn)確性7。

換熱器殼程局部傳熱系數(shù)的測定方法多樣，包括實驗測試、數(shù)值模擬以及理論分析等。每種方法都有其特點和適用范圍，選擇合適的方法需要根據(jù)具體的換熱器類型、工作條件以及所需精度等因素綜合考慮。通過這些方法的應(yīng)用，可以有效地評估和優(yōu)化換熱器的設(shè)計，提高其傳熱效率和經(jīng)濟性。